Железобетонные изделия

ЖБИ

Смотреть что такое «ЖБИ» в других словарях:

• Жби — (железобетонные изделия) – строительный материал, состоящий из стального арматурного каркаса залитого бетоном и конструктивно объединяющий рабочие свойства стали и бетона. При этом арматура работает на растяжение, а бетон – на сжатие.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• ЖБИ — железобетонные изделия завод железобетонных изделий Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с … Словарь сокращений и аббревиатур

• ЖБИ — Арматура для железобетонных конструкций Железобетон композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений. Термин… … Википедия

• іжби — ижби (ижбы, іжби) щоб … Зведений словник застарілих та маловживаних слів

• Путепровод ЖБИ (Курган) — Путепровод ЖБИ Вид на мост … Википедия

• ВЗ ЖБИ — Волгоградский завод ЖБИ Волгоградский завод железобетонных изделий ВЗ ЖБИ №1 http://www.gbi 1.com/​ г. Волгоград ВЗ ЖБИ Источник: http://www.expert.ru/printissues/south/2008/08/zhile podnimaet golovu/ … Словарь сокращений и аббревиатур

• Волгоградский завод ЖБИ — ВЗ ЖБИ Волгоградский завод ЖБИ Волгоградский завод железобетонных изделий ВЗ ЖБИ №1 http://www.gbi 1.com/​ г. Волгоград ВЗ ЖБИ Источник: http://www.expert.ru/printissues/south/2008/08/zhile podnimaet golovu/ … Словарь сокращений и аббревиатур

• Конструкции ЖБИ — Термины рубрики: Конструкции ЖБИ Вут Газосиликатные изделия Диагностика Жби Конструкции бетонные жаростойкие … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

• Общественный транспорт Липецка — представлен четырьмя видами транспорта: трамваями, троллейбусами, автобусами и маршрутными такси. Содержание 1 ПЕРСПЕКТИВЫ 1.1 Действующие маршруты … Википедия

• Выборгский автобус — Автобусная система … Википедия

Материалы для железобетонных конструкций

Бетон.

Виды, классы и марки бетонов.

При проектировании железобетонных зданий и сооружений в соответствии с требованиями, предъявляемыми к конкретным конструкциям, должны быть установлены вид бетона его нормируемые и контролируемые показатели качества.

Виды бетона:

— тяжелый средней плотности (>2200…2500 кг/м3);

— мелкозернистый средней плотности (>1800 кг/и3);

— легкий плотной и поризорованной структуры;

— ячеистый автоклавного и неавтоклавного твердения.

Таблица 2.1

Основные нормируемые и контролируемые показатели качества бетона
Показатель	Определение	Значение
В – класс бетона по прочности на сжатие (назначается во всех случаях)	Класс бетона по прочности на сжатие В соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность)	В 0,5…В 60
Вt– класс бетона по прочности на осевое растяжение	Класс бетона по прочности на осевое растяжение Вt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона)	Вt 0,8…В3,2
F – марка бетона по морозостойкости	Марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов, выдерживаемых при стандартном испытании	F50…F500
W – марка бетона по водонепроницаемости	Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (в МПА×10-1), выдерживаемому бетонным образцом при испытании	W2…W12
D – марка бетона по средней плотности	Марка бетона по средней плотности D соответствует среднему значению объемной массы бетона в кг/м3	D200…D2500

При необходимости устанавливаются дополнительные показатели качества бетона, например, связанные с жаростойкостью (способность бетона сохранять прочность при длительном воздействии высоких температур – выше 200°С), огнестойкостью (способность бетона сохранять прочность при воздействии открытого огня), коррозионной стойкостью (способность бетона не вступать в химическую реакцию с окружающей средой), стойкостью против истирания.

При выполнении расчета железобетонных конструкций зданий и сооружений проектировщики во всех случаях должны принимать класс бетона по прочности на сжатие. Класс бетона про прочности на сжатие назначается в соответствии с рекомендациями нормативных документов по проектированию железобетонных конструкций. Например, в соответствии с , для железобетонных конструкций рекомендуется принимать класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15, для сильно нагруженных сжатых стержневых элементов – не ниже В25. В таблице 2.2 приведены значения нормативного и расчетного сопротивления бетона выбранного класса осевому сжатию и растяжению, а также начальный модуль упругости бетона по классам, которые востребованы при расчете железобетонных конструкций зданий и сооружений.

Под классом бетона по прочности на сжатие В, понимается среднестатистическое значение временного сопротивления Вm (МПа) эталонных образцов (кубы 15х15х15 см), изготовленных и испытанных через 28 суток.

B = Bm(1 – 1,64n) = 0,779 Bm, где n – коэффициент вариации; n = 0,135 (в построечных условиях при обеспеченности заданной прочности 0,95).

Таблица 2.2

Вид сопротивления	Сопротивление бетона, МПа	Начальный модуль упругости бетона Eb при классе бетона по прочности на сжатие, МПа
В15	В20	В25	В30	В15	В20	В25	В30
Сжатие осевое	расчет- ное	Rb	8,5	11,5	14,5	17,0
норма- тивное	Rb,n Rb,ser	11,0	15,0	18,5	22,0
Растяжение осевое	расчет-ное	Rbt	0,75	0,90	1,05	1,15
норма- тивное	Rbt,n Rbt,ser	1,10	1,35	1,55	1,75

Например, Rb – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию.

Расчетные и нормативные сопротивления бетона сжатию и растяжению связаны коэффициентам надежности по бетону при сжатии gb=1,3 и при растяжении – gbt=1,5.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение назначается в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение, и ее контролируют на строительстве объектов.

Марку по морозостойкости назначают для конструкций, подверженных в процессе эксплуатации попеременному замораживанию и оттаиванию, а марку по водонепроницаемости – для конструкций, к которым предъявляются требования ограничения водопроницаемости.

Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной зимней температуре воздуха в интервале от –5°С до –40°С, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75. Например, для города Москва расчетная зимняя температура наружного воздуха (средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки) согласно СНиП 23-01-99 составляет (–27)°С.

Марка бетона по средней плотности должна указываться для легких и ячеистых бетонов.

Строение и особенности работы бетона.

Бетон как сложный строительный материал включает в себя цементный камень и заполнитель. Цементный камень характеризуется наличием многочисленных пор, капилляров и микротрещин, образующихся при его твердении, которые обусловлены прежде всего увеличенным значением В/Ц при затворении бетона.

Кроме плотности цементного камня необходимо учитывать плотность самого бетона, которая определяется составом бетонной смеси, количеством цемента и качеством укладки бетонной смеси.

Для твердеющего и высыхающего бетона характерна усадка. При поглощении влаги бетон набухает. Деформации усадки и набухания определяются влажностью среды, окружающей бетон.

К моменту приложения нагрузки бетон, как правило, имеет развитую систему пор, капилляров и усадочных микротрещин. Эта система является отправной точкой в развитии картины трещинообразования под нагрузкой, которая в свою очередь обусловлена видом напряженного состояния (по-разному разрушаются сжатые, растянутые и изгибаемые элементы, находящиеся в условиях одноосного или сложного напряженного состояния).

Для учета условий работы бетона при проведении расчетов конструкций учитываются коэффициенты gbi, приведенные в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Коэффициент условий работы бетона – gbi.
Порядковый номер коэффициента	Учет условий работы бетона	Изменяемые показатели	Значение коэффициентов
gb1	При приложении к бетонным и железобетонным конструкциям нагрузок разной длительности	Rb ; Rbt	gb1=1,0 (непродолжительное действие нагрузки) gb1=0,9 (продолжительное действие нагрузки)
gb2	Для бетонных конструкций	Rb	gb2=0,9
gb3	Для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении	Rb	gb3=0,9
gb4	При попеременном замораживании и оттаивании, а также действии отрицательных температур	Rb	gb4£1,0 (для надземных конструкций и при атмосферных воздействиях, равен единице при t³(-40)°C )

Направления развития бетона связываются с совершенствованием, созданием и производством бетонов следующих видов:

— высококачественных, высокотехнологичных бетонов;

— бетонов на цементах низкой водопотребности, в том числе, архитектурных (декоративных) бетонов;

— бетонов на основе расширяющихся вяжущих;

— монолитных неавтоклавных поробетонов;

— монолитных полистиролбетонов.

Деформации бетона делятся на две категории.

К первой категории относятся деформации под нагрузкой (от силовых воздействий). При этом изучается деформативность бетона при однократном и многократном нагружении, при кратковременном и длительном действии нагрузки.

Ко второй категории относятся несиловые деформации бетона – усадка, набухание, температурные воздействия. Эти деформации являются объемными и развиваются одинаково во всех направлениях. Свободное несиловое деформирование не сопровождается изменением напряженного состояния бетона. Стеснение несиловых деформаций напротив приводит к возникновению напряжений – собственных напряжений.

Связь между деформациями и напряжениями бетона определяется при испытании призм с отношением высоты к стороне основания равном 4. Базовый образец имеет размеры 150х150х600 мм.

На рисунке 2.1 приведена схема испытания: бетонный образец-призма с приспособлениями (рамки) и приборами (индикаторы часового типа) для определения продольных деформаций образца. База измерения продольных деформаций образца (l1) принимается не более 2/3 высоты призмы (для базового образца 150х150х600 мм l1 – не более 400 мм).

Кроме расположения приборов, как это показано на рисунке 2.1 в продольном направлении, они могут располагаться в поперечном направлении и измерять, соответственно, поперечные деформации бетонного образца (Dl2) на базе (l2). Для построения графика зависимости между деформациями и напряжениями бетона при сжатии проводится испытание образца-призмы. Образец, оснащенный приборами, помещается под пресс. Нагрузка прикладывается к образцу ступенями. Для каждой ступени нагружения определяются:

— напряжения в бетоне от внешней нагрузки s1 = Р/F;

— относительные продольные деформации бетона, возникающие при приложении нагрузки к образцу e1= Dl1/l1.

На рисунке 2.2 представлен график зависимости между деформациями и напряжениями бетона при сжатии и растяжении.

В начальной стадии приложения нагрузок зависимость между деформациями и напряжениями бетона подчиняется закону Гука и представляет собой прямую упругих деформаций. С увеличением нагрузки начинают проявляться пластические деформации и график зависимости «s – e» становится криволинейным.

Рис. 2.1. Схема испытаний для построения зависимости между напряжениями (s1 = Р / F)

и деформациями (e1 = Dl1 / l1) бетона:

1 – бетонный образец-призма,

2 – приспособление (рамка),

3 – измерительные приборы

Для характеристики упругих свойств бетона пользуются понятием модуль упругости бетона (начальный модуль упругости бетона), который на диаграмме «s – e» представляется тангенсом угла наклона прямой упругих деформаций к оси деформаций (a0). Модуль упругости Eb в соответствии со стандартом определяется при уровне нагрузки, составляющей 20% от разрушающей (Eb = s1/e1). Модуль упругости в МПа определяется для каждого образца серии, затем вычисляется средний модуль упругости в серии образцов.

Рис. 2.2. График зависимости между деформациями и напряжениями бетона при сжатии

и растяжении:

1 – прямая упругих деформаций (начальная стадия приложения нагрузки),

2 – кривая зависимости «s – e» (от начала приложения нагрузки до разрушения бетона)

Для бетона характерно нарастание неупругих деформаций при длительном действии нагрузки. Это свойство бетона называется ползучестью.

Ползучесть зависит от возраста, прочности бетона и материалов его составляющих, влажности среды и предыстории его деформирования. Ползучесть уменьшается по мере старения бетона, увеличения его прочности, влажности среды. Ползучесть оценивается коэффициентом ползучести jb,cr.

Развитие деформаций при многократно повторяющихся нагрузках имеет свои особенности: при повторении циклов «нагрузка-разгрузка» происходит постепенная выборка неупругих деформаций. Если напряжение sb не превышает предел выносливости бетона (0,5В), то работа бетона при многократно повторяющейся нагрузкой остается стабильной. При больших напряжениях наступает хрупкое разрушение образца.

Бетон с увеличением температуры расширяется, а с ее понижением сжимается. Деформации бетона, связанные с температурными изменениями, оцениваются через коэффициент abt– коэффициент линейной температурной деформации бетона.

Основные деформационные характеристики бетона сведены в таблицу 2.4.

Таблица 2.4

Основные деформационные характеристики бетона
Показатели	Значения
eb0, ebt0 – предельные относительные деформации бетона соответственно при равномерном осевом сжатии и растяжении	При непродолжительном действии нагрузок: eb0 = 0,002, ebt0 =0,0001. При продолжительном действии нагрузок: eb0 = 0,0034, ebt0 =0,00024 (относительная влажность воздуха 40…75% окружающей среды)*
Eb– начальный модуль упругости бетона (принимается в зависимости от класса бетона).	См. табл. 2.2
jb,cr – коэффициент (характеристика) ползучести	Класс бетона	В15	В20	В25	В30
jb,cr	3,4	2,8	2,5	2,3
(относительная влажность воздуха 40…75% окружающей среды)*
nb,P – коэффициент поперечной деформации бетона (коэффициент Пуассона)	Значение коэффициента поперечной деформации бетона принимается: nb,P = 0,2
abt– коэффициент линейной температурной деформации бетона	Значение коэффициента линейной температурной деформации бетона при изменении температуры в диапазоне –40°С…+50°С принимается: abt =1×10-5 0С-1
eb,sh– предельные относительные деформации усадки бетона	eb,sh=0,0002 (бетон В35 и ниже), eb,sh=0,00025 (В40), eb,sh=0,0003 (В45 и выше),

*принимается по СНиП 23-01-99* как средняя относительная влажность воздуха наиболее теплого месяца для района строительства.

Арматура для железобетонных конструкций.

В железобетонных конструкциях арматура может быть представлена в виде гибких стержней, жесткого металлического профиля, а также в виде листа (гибкая, жесткая, листовая арматура).

Жесткую арматуру в виде прокатных двутавров, швеллеров, уголков целесообразно применять для монолитных большепролетных перекрытий, сильно нагруженных колонн нижних этажей многоэтажных зданий.

Листовая арматура имеет место тогда, когда удается вовлечь в работу (с помощью специально поставленных анкеров) металлический лист (в том числе профилированный), используемый, например, в качестве оставляемой опалубки плит перекрытия или оставляемой опалубки + гидроизоляции стен и днища резервуара.

Однако в подавляющем большинстве случаев при армировании железобетонных конструкций применяется гибкая стержневая арматура.

Причем термин «стержень» применяется для обозначения арматуры любого диаметра, вида и профиля.

Для армирования железобетонных конструкций применяется гибкая арматура, приведенная в таблице 2.5. Во введенных в действие в 2004 году нормах по проектированию железобетонных конструкций обозначение классов арматуры были заменены (таблице 2.5 старые обозначения классов приведены в скобках).

Таблица 2.5

Классификация гибкой арматуры для железобетонных конструкций
Стержневая	Проволочная арматурная сталь
горячекатаная	термо- механи- чески- упроч- ненная	холодно- деформированная	арматурные канаты
обыкно- венная	высоко- прочная	спиральные
гладкая	периодического профиля	периодического профиля	семи- прово- лочные	девят- надцати- проволоч- ные
А240 (A-I) Æ6…40	A300 (A-II) A400 (A-III) Æ6…40 A500 Æ10…40	A600, А800, A1000 (A-IV, A-V, A-VI) Æ10…40	В500 (Вр-I) Æ3…12	ВР1200, Æ8 ВР1300, Æ7 ВР1400, Æ4,5,6 ВР1500, Æ3	К1400 (К-7) Æ15 К1500 (К-7) Æ6,8,12	К1500 (К-19) Æ14

Для каждого класса арматуры A240…К-1500 нормами устанавливается нормативное сопротивление арматуры растяжению Rsn (основная прочностная характеристика арматуры), которое путем деления на коэффициент надежности по арматуре gs, становится расчетным сопротивлением арматуры растяжению Rs. Значение коэффициента надежности по арматуре зависит от класса арматуры. Расчетное сопротивление арматуры сжатию Rsс, в большинстве случаев принимается равным Rs, а расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению определяется по формуле (где коэффициент условий работы поперечной арматуры gs1 = 0,8). Значение модуля упругости арматуры Es всех видов, кроме канатной, принимается 200000 МПа (для канатной арматуры – 180000 МПа).

За нормативное сопротивление арматуры растяжению Rsn принимается наименьшее контролируемое значение предела текучести, физического или условного (равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлинению 0,2%).

На рисунке 2.3 приведены графики зависимости «s – e» горячекатаной (мягкой) и термомеханическиупрочненной (твердой) стали.

Рекомендации по применению арматуры в железобетонных конструкциях следующие:

— в качестве ненапрягаемой следует предусматривать арматуру классов А240…А500, В500;

— для устанавливаемой по расчету следует преимущественно применять арматуру классов А400, А500, В500;

— в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций следует применять арматуру классов A600, A800, A1000, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500, K1400, K1500.

В таблице 2.6 приведены значения нормативного и расчетного сопротивления классов арматуры растяжению и сжатию.

Кроме требований по прочности на растяжение или сжатия к арматуре могут предъявляться требования по дополнительным показателям (см. таб. 2.7).

Таблица 2.6

Прочные характеристики арматуры, МПа
класс арматуры	нормативные	расчетные
растяжение	сжатие
Rsn	Rs	Rsw	Rsc
А240
А300
А400
А500
А600			в качестве поперечной арматуры не используется
А800
А1000
В500

Рис. 2.3. Графики зависимости «s — e» горячекатаной (мягкой) стали А400 и термомеханическиупрочненной (твердой) стали А600

Таблица 2.7

Показатель	Пример обозначения в классе	Примечание
Свариваемость	А500С	Хорошо свариваются горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные арматурные стали. Свариваемыми могут быть термомеханически упрочненные стали с буквой «С» в обозначении класса.
Хладостойкость (хладноломкость)	Для строповочных петель: А240, Ст3пс и А240, Ст3сп при расчетной зимней температуре ниже (–40)°С	Хладноломкость стали – это ее склонность к хрупкому разрушению под нагрузкой при отрицательных температурах. Для обеспечения хладостойкости для выбранного класса арматуры указывается марка стали (в зависимости от заданной минусовой температуры)
Стойкость против коррозионного растрескивания	А400К	Признаком стойкость арматуры против коррозионного растрескивания является наличие буквы «К» в обозначении класса
Выносливость	–	Термически упрочненные арматурные стали имеют пониженный предел выносливости
Стойкость при высоких температурах	–	После нагрева и последующего охлаждения прочность горячекатаной арматурной стали восстанавливается полностью, прочность высокопрочной арматурной проволоки – лишь частично

Перспективы развития стальной арматуры железобетонных конструкций следующие:

— повышение прочностных свойств арматуры при сохранении и увеличении ее пластичности, технологичности и долговечности;

— максимальная унификация свойств массовых видов арматуры и сокращение ее классов и видов (переход на производство и применение одного класса арматуры А500С);

— широкое развитие производства напрягаемой арматуры;

— снижение энергоемкости, трудоемкости и повышение качества арматурных работ.

Во многих странах активно осваивается производство и применение высокопрочной неметаллической арматуры из специальных видов стеклопластика, кевлара, углепластика (наиболее перспективен).

Железобетон.

Совместная работа арматуры и бетона достигается сцеплением поверхностей арматуры и бетона.

Сцепление обеспечивается тремя основными факторами:

— сопротивлением бетона усилиям среза и смятия, обусловленным выступами (см. рис. 1.4) и другими неровностями на поверхности арматуры, то есть механическим зацеплением арматуры за бетон;

— силами трения, возникающими по поверхности арматуры благодаря обжатию стержней бетоном при его усадке;

— склеиванием поверхности арматуры с бетоном благодаря вязкости коллоидной массы цементного теста.

Наибольшее влияние оказывает первый фактор – 75% от общей величины сцепления.

На величину сцепления оказывает отрицательное влияние:

— загрязнение поверхности арматуры;

— несоблюдение требуемого зазора между арматурными стержнями и толщины защитного слоя.

В таблице 2.8 приведены значения толщины защитного слоя, которые в зависимости от условий эксплуатации могут обеспечить как сцепление арматуры с бетоном, так и защиту арматуры в процессе эксплуатации железобетонных конструкций, то есть в итоге — долговечность железобетонных конструкций.

Таблица 2.8

Условия эксплуатации конструкций зданий	Толщина защитного слоя бетона, мм
В закрытых помещениях при нормальной или пониженной влажности
В закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий)
В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) в фундаментах при наличии бетонной подготовки

Кроме того, толщина защитного слоя:

— принимается не менее диаметра арматурных стержней;

— уменьшается для сборных железобетонных конструкций на 5 мм;

— уменьшается на 5 мм для конструктивной арматуры по сравнению с требуемой для рабочей арматуры.

Минимальное расстояние в свету между стержнями арматуры принимается не менее наибольшего диаметра стержня и не менее величин, приведенных в таблице 2.9. При этом:

— при стесненных условиях допускается располагать стержни диаметром dsi группами;

— расстояние в свету между группами из n принимается не менее приведенного диаметра стержня:

Таблица 2.9

Положение конструкции при бетонировании. Расположение арматуры в конструкции	Минимальное расстояние между стержнями, мм
При горизонтальном или наклонном положении стержня при бетонировании, для нижней арматуры, расположенной в один ли два ряда
То же для верхней арматуры
То же при расположении нижней арматуры более чем в два ряда (кроме стержней двух нижних рядов), а также при вертикальном положении конструкции при бетонировании

Экспериментальные исследования сцепления арматуры с бетоном производятся путем выдергивания арматурного стержня, заделанного в бетон. На рисунке 2.4 показано распределение напряжений выдергивания ss и сцепления tсц вдоль испытуемого образца – стержня арматуры.

Для определения напряжения сцепления можно рассмотреть два близких сечения стержня на расстоянии DХ с переменным растягивающим усилием Z. Если обозначить диаметр стержня через u, а напряжение сцепления на единицу поверхности через tсц, то приращение растягивающего усилия по длине стержня определится по формуле:

Иначе приращение растягивающего усилия можно определить через площадь поперечного сечения испытуемого образца As, а приращение напряжений выдергивания Dss по формуле:

Приравнивая обе части уравнения устанавливаются:

Из формулы следует, что длина анкеровки определяется диаметром арматуры и напряжением (классом) арматуры. В свою очередь, входящая в формулу величина сцепления определяется классом бетона, другими качественными показателями, определяющими сцепление бетона и арматуры. Однако эксперименты также показывают, что сцепление, прежде всего, определяется механическим зацеплением (выступы профиля арматуры, крюки). Гораздо в меньшей степени сказывается склеивание бетона и арматуры и трение между ними.

Экспериментальные исследования сцепления арматуры с бетоном позволили сделать вывод о том, что выдергивающая сила воспринимается только определенным участком заделанного стержня, увеличение длины заделки (анкеровки) не меняет напряженного состояния.

Рис. 2.4. Распределение напряжений выдергивания ss и сцепления tсц вдоль испытуемого

образца — стержня арматуры

Длина анкеровки арматуры согласно определяется по формуле:

которая, в свою очередь, зависит от Rs – расчетного сопротивления арматуры растяжению;

Аs и us – площади поперечного сечения и периметра анкеруемого стержня;

– расчетного сопротивления сцепления арматуры с бетоном (h1 –коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры: h1=1,5 – для арматуры класса А240, h1=2 – для арматуры класса В500, h1=2,5 – для арматуры классов А300, А400, А500; h2 – коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры: h2 =1 при ds£32 мм; h2 =0,9 при ds=36 мм и ds=40 мм);

As,cal, As,ef – площадь поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная;

a – коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры, а также конструктивного решения элемента в зоне анкеровки. Если рассматриваются стержни периодического профиля с прямыми концами или гладкие стержни с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств, то принимается a = 1 для растянутых стержней и a = 0,75 для сжатых стержней.

Другая важная особенность работы железобетона связана с влиянием усадки бетона. Усадка бетона при наличии в нем арматуры может приводить к возникновению в бетоне растягивающих напряжений. Арматура препятствует свободному проявлению усадки. При значительном насыщении сечения строительной конструкции арматурой растягивающие напряжения достигают предела прочности, и в бетоне могут возникать трещины (усадочные трещины) без приложения нагрузки.

Для определения безопасного коэффициента армирования железобетонных конструкций (с точки зрения негативных проявлений усадки) рассмотрим деформации усадки бетонного и железобетонного образца (см. рис. 2.5).

Предельные относительные деформации усадки железобетона es будут меньше предельных относительных деформаций усадки бетона eb,sh на величину предельных относительных деформаций бетона ebt,0:

eb,sh = es + ebt,0.

Рассматриваемый процесс усадки происходит без внешней нагрузки, поэтому сжимающие усилия в арматуре уравновешиваются растягивающими усилиями в бетоне:

С учетом связи между напряжениями и деформациями: для арматуры –, для бетона . После ввода в итоговую формулу коэффициента приведения:

и замены sbt на Rbt,n получается формула определения безопасного коэффициента армирования:

Коэффициент армирования получился высокий, но все равно с учетом неравномерности усадки для сильно армированных конструкций, эксплуатируемых на открытом воздухе, рекомендуется применять противоусадочные сетки у открытых поверхностей конструкций.

Совместно с действием усадки протекает ползучесть. Во всех случаях ползучесть уменьшает усадочные напряжения.

Коррозия железобетона. Процесс коррозии может протекать и в бетоне, и в арматуре. Коррозия бетона может быть вызвана фильтрацией через него воды и связана с растворением составных частей цементного камня, в первую очередь, – гидрата окиси кальция.

Коррозия бетона также связана с воздействием агрессивных по отношению к бетону сред:

— газообразной (воздух загрязненной атмосферы);

— твердой (атмосферная пыль; грунт);

— жидкой (агрессивные природные и технические воды).

Наиболее опасны для бетона:

— соли ряда кислот, особенно серной кислоты;

— воды (в том числе грунтовые), содержащие сернокислый кальций;

— кислоты: соляная, азотная, серная и сернокислая.

Коррозия арматуры может быть следствием уменьшения против требуемой толщины защитного слоя; дефектов укладки бетона; малой плотности бетона; увеличением ширины раскрытия трещин больше нормативной.

Коррозия арматуры может возникать независимо от коррозии бетона. Под давлением растущей на арматуре ржавчины происходит откалывание защитного слоя, и процесс коррозии ускоряется.

Коррозионная стойкость бетонных и железобетонных конструкций может быть обеспечена мерами первичной и вторичной защиты.

Первичная защита: применение материалов, стойких к агрессивным средам; применение добавок, повышающих коррозионную стойкость; снижение проницаемости бетона; соблюдение расчетных и конструктивных требований.

Вторичная защита: лакокрасочные покрытия; оклеечная изоляция; обмазочные и штукатурные покрытия; уплотняющие пропитки поверхностного слоя бетона химически стойкими материалами; обработка гидрофобизирующими составами.

Рис. 2.5. К определению влияния усадки на напряженное состояние железобетонного элемента

Материалы для железобетонных конструкций. Бетон.

1. III. Материалы, представляемые для аттестации
2. V. Учебно-методические материалы по дисциплине
3. Абразивные материалы и инструмент на их основе
4. Арматура для железобетонных конструкций
5. В логике развития основных периодов показать важнейшие виды искусств (художественные материалы, техники) и художественные памятники (авторы, описание).
6. Виды железобетонных конструкций и область их применения железобетона.
7. ВИДЫ СТЕКОЛЬНЫХ РАБОТ И МАТЕРИАЛЫ
8. ВОПРОС ПОЛНОСТЬЮ НЕ РАСКРЫТ (см. лекцию и материалы прошлых лет)!!!
9. Вопрос. Лесо- и пиломатериалы: классификация, характеристика круглых лесоматериалов и пиломатериалов
10. Выбор типа ограждающих конструкций.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ АРХИТЕКТУРНЫЙ ИНСТИТУТ»

(государственная академия)

Кафедра «Конструкций зданий и сооружений»

Основы железобетонных конструкций

Конспект лекций для студентов IV курса ( 7 – ой семестр)

по специальности «АРХИТЕКТУРА»

Составил: профессор кафедры, д. т. н. Л. И. ЯРИН

М О С К В А 2013

Стр.

Лекция 1. Общие сведения о железобетонных конструкциях.

Материалы для железобетонных конструкций. Бетон. 3

Лекция 2 Арматура для железобетонных конструкций. 10

Лекция 3. Расчет прочности изгибаемых элементов по нормальным

Сечениям.19

Лекция 4. Расчет прочности нормальных сечений тавровой формы

И изгибаемых элементов по наклонным сечениям.

Поперечное армирование изгибаемых элементов.27

Лекция 5 Особенности статического расчета железобетонных

Конструкций. Понятие о предварительно напряженных

Железобетонных конструкциях. 35 Лекция 6. Расчет прочности сжатых элементов. 44

Лекция 7. Конструкции плоских железобетонных перекрытий. 51

Лекция 8 Конструкции плоских железобетонных перекрытий

Продолжение). 60

Лекция 9. Фундаменты гражданских и промышленных зданий. 67

Лекция 10. Каменные и армокаменные конструкции. 78

Список литературы. 88

Лекция 1

Общие сведения о железобетонных конструкциях.

Материалы для железобетонных конструкций. Бетон.

На протяжении нескольких веков бетон и железобетон являются самыми распространенными и доступными строительными материалами. Первые строительные растворы, обладающие связывающими свойствами, появились еще до нашей эры. Историки и исследователи утверждают, что в эпоху металлов (3200–1500 гг. до н. э.) известковый раствор уже использовался в строительстве. А за 100 лет до н. э. римляне применяли бетон из извести и каменных заполнителей. Родиной железобетона по праву считается Франция и вкратце вот история его появления. Французский садовник Ж.Монье выращивал пальмы, затем пересаживал их в глиняные горшки и отправлял для продажи в Англию. Горшки в дороге бились, пальмы погибали, садовник терпел убытки. Тогда Ж. Монье решил слепить кадку для пальмы из цемента. Он взял две деревянные бочки и поместил их одна в другую, а промежуток между стенками залил цементом, получив бетонную бочку. Для большей прочности он заключил ее в каркас из железных стержней, а потом покрыл каркас тонким слоем жидкого цемента. После затвердевания новая бочка оказалась на редкость прочной. Случилось это в 1849 г. но патент на это изобретение был получен в 1867 году, который и принято считать годом рождения железобетона. Кроме Ж. Монье были и другие изобретатели, которые в это же время экспериментировали с железобетоном. Так в 1848 году адвокат Жан Луи Ламбо первым соорудил лодку из железобетона. Показанная в 1855 году на Парижской выставке лодка Ламбо произвела сенсацию. Материал он назвал ферроцементом. В 1854 году штукатур из Ньюкасла В. Уилкинсон получил патент на конструкцию огнестойкого перекрытия, состоящего из железных полос, укладываемых на расстоянии 2 фута друг от друга и заливаемых бетоном. Причем для повышения прочности перекрытия полосы укладывались в нижней части сечения, а над опорами отгибались в верхнюю часть. Несомненно, Уилкинсон был первым, кто понял принцип рационального армирования железобетона. В 1855 году Франсуа Куанье получил патент на метод армирования, предложив перекрестное размещение арматуры. Ее следовало заводить во все четыре стены, на которые опирается железобетонное перекрытие. Он же в 1861-м опубликовал брошюру «Применение бетона в строительном искусстве», где впервые указал на то, что бетон и стальные стержни в нем работают совместно. Первыми крупными объектами, возведенными по системе Ж. Монье, были резервуары для хранения воды емкостью до 250 м3. Первый железобетонный мост пролетом 16 м и шириной проезжей части 4 м был построен в 1875 г. В России в 1881 году Н.А. Белелюбский провел успешные испытания конструкций из железобетона. В 1893 г. из железобетона были построены переходные мостики, бассейн и сводчатые конструкции ГУМа в Москве, а позднее в 1896 г. построен железобетонный переходный мост пролетом 45 м на Нижегородской ярмарке. И с 1898 год железобетон стал применяться на строительных объектах Министерства путей сообщения, а далее и в гражданском строительстве. В настоящее время железобетон является ведущим строительным материалом по объему его применения.

Так в чем же сущность железобетона и секрет его успешного применения? Бетон это искусственный камень и как всякий камень он имеет малую прочность на растяжение и большую на сжатие. Рассмотрим бетонную балку, нагруженную поперечной нагрузкой (рис.1.1). Нижняя грань балки растянута, верхняя сжата. При увеличении нагрузки до определенной величины напряжения в нижней грани балки достигнут предела прочности бетона на растяжение и это приведет к образованию трещины. Трещина быстро разовьется и балка разрушится. При этом прочность сжатой зоны сечения будет далеко не исчерпана. Увеличить несущую способность бетонной балки можно, если ввести в ее растянутую зону армирующий материал, хорошо воспринимающий усилия растяжения. Лучшим из таких материалов оказалась сталь в виде арматуры.

Рис.1.1 Деформирование бетонной балки под нагрузкой:

а – бетонная балка; б – балка с армированием; 1 – нейтральная ось;2 – трещина;

3 – сжатая зона сечения балки; 4 – растянутая зона; 5 — арматура

Сочетание бетона и стали в железобетоне и их совместная работа под нагрузкой обуславливается удачным сочетанием физико-механических свойств этих материалов. Во-первых, при твердении бетона между ним и стальной арматурой возникает сильное сцепление. Во-вторых, сталь и бетон обладают близкими по значению коэффициентами температурного расширения. В силу этих двух причин в железобетонных конструкциях, при их деформировании под нагрузкой, не происходит проскальзывания арматуры относительно бетона. Наконец, слой бетона защищает стальные арматурные стержни от коррозии.

Железобетон получил широкое распространение в строительстве благодаря ряду своих положительных свойств. Он прочен, причем его прочность со временем возрастает, долговечен, огнестоек, стоек к влиянию атмосферных воздействий, хорошо сопротивляется динамическим нагрузкам, требует минимума эксплуатационных расходов. Бетон дешев и доступен, так как может быть приготовлен из местных строительных материалов, песка и щебня или гравия. Для архитекторов особенно важно то, что железобетонным конструкциям можно придавать любые, самые изощренные пространственные формы. К недостаткам железобетона можно отнести большой собственный вес, большие теплопроводность и звукопроводность, появление трещин в эксплуатационной стадии, сложность производства работ в зимний период и плохая ремонтоспособность.

Несмотря на отмеченные недостатки, железобетонные конструкции являются базой современного строительства. Из него возводятся промышленные и сельскохозяйственные здания, тепловые и атомные электростанции, гидротехнические сооружения, тоннели и шахты, а также гражданские здания самого различного назначения. Из железобетона возводятся: большепролетные тонкостенные конструкции (складки, оболочки, купола), мосты и эстакады, инженерные сооружения — трубы, башни, резервуары и т.д.

По способу возведения железобетонные конструкции бывают монолитные, сборные и сборно-монолитные. Монолитные изготавливаются непосредственно на строительной площадке (отливаются в опалубке), сборные изготавливаются на заводах и затем монтируются на строительной площадке, сборно-монолитные собираются из сборных элементов и омоноличиваются. Преимущество сборных железобетонных элементов в том, что они изготавливаются на заводах, где возможен строгий контроль качества изделий, их производство и монтаж не зависят от климатических условий, они обеспечивают высокий уровень производительности труда на строительной площадке. Недостатком является наличие монтажных швов, выполняемых в основном на электросварке. Это во-первых, понижает жесткость всего сооружения, во-вторых, требует защиты этих швов от коррозии. Для возведения монолитных железобетонных конструкций требуется предварительное устройство опалубки и ее раскрепление. Затем в опалубке устанавливается арматура и далее производится укладка бетона. Все эти операции более трудоемки, чем производство и монтаж сборных конструкций, однако монолитные конструкции обладают большей жесткостью, их можно сделать водонепроницаемыми и процесс укладки бетонной смеси может быть успешно механизирован. При применении электропрогрева монолитные железобетонные конструкции можно возводить и в зимнее время. Сборно-монолитные конструкции объединяют в себе основные преимущества сборных и монолитных конструкций. Омоноличивание стыков сборных элементов позволяет сохранять жесткость всего сооружения на уровне монолитного, обеспечивает лучшую водонепроницаемость, чем у сборного сооружения, обеспечивает защиту стыков от коррозии и позволяет экономить на опалубочных работах за счет использования сборных элементов в качестве опалубки. Существуют, однако, некоторые виды конструкций в которых опалубочные работы можно свести к минимуму. Например, комплексные конструкции перекрытий в которых монолитная железобетонная плита устраивается поверх профилированного стального настила или при возведении резервуаров для хранения жидкостей, в которых железобетонная стена резервуара облицовывается стальными листами, которые могут служить опалубкой. Если к стальной облицовке приварить анкерные стержни, то она включается в работу конструкции как несущий элемент, что значительно сокращает стоимость всего сооружения и увеличивает несущую способность конструкции.

Итак, одним из материалов составляющих железобетон является бетон. Для применения в железобетонных конструкциях бетон должен обладать вполне определенными физическими и механическими характеристиками – прочностью, хорошим сцеплением с арматурой, плотностью строения для защиты арматуры от коррозии, а также рядом спецефических свойств, зависящих от назначения конструкции – таких как морозостойкость, жаростойкость, стойкость к воздействию агрессивных агентов и др.

Бетон образуется в процессе твердения бетонной смеси. Бетонную смесь составляют: вяжущее (как правило – цемент), вода и инертные заполнители (песок, щебень или гравий или искусственные заполнители). Иногда песок называют мелким заполнителем, а щебень — крупным. Цемент был изобретен Джозефом Аспдином в 1824 г. Он был получен путем добавления к извести тонкого порошка природной пуццоланы из местечка Портлэнд и потому получил название портландцемента. В отличие от воздушных вяжущих, извести, гипса и глины он первоначально применялся только для подводных работ. Смесь цемента с водой (цементное тесто) в процессе твердения образует сначала цементный гель, который обволакивает заполнители, а затем и цементный камень. Прочность бетона целиком определяется прочностью и пористостью цементного камня и зависит от водоцементного отношения (В/Ц), т.е. весового соотношения воды и цемента в единице объема бетонной смеси. Однако это свойство реализуется только в том случае, если в процессе изготовления бетона обеспечивается его плотность. Цементное тесто и песок составляют цементный раствор. Так вот, объем цементного теста должен быть не меньше объема пор в песке, а объем цементного раствора не меньше объема пор в крупном заполнителе. В противном случае в бетоне образуются межзерновые пустоты, которые снижают его прочность. Таким образом, при плотном бетоне, чем меньше воды по отношению к цементу, тем больше прочность цементного камня. Для протекания химических процессов и образования цементного камня достаточно В/Ц = 0,2, однако при таком малом количестве воды бетонная смесь по консистенции будет очень жесткой и из технологических соображений количество воды увеличивают. По консистенции бетонные смеси бывают подвижными и жесткими. Подвижные смеси получаются при В/ Ц > 0,5 и эти смеси при укладке заполняют опалубку под действием силы тяжести, тогда как жесткие смеси требуют применения механической вибрации. Избыточная вода в процессе дальнейшего твердения бетона частично связывается с цементом, увеличивая прочность бетона, а частично испаряется, образуя поры в цементном камне. Следовательно, с точки зрения консистенции жесткие смеси образуют бетоны с большей прочностью, требуют меньшего расхода цемента, что снижает затраты, зато требуют применения вибрации при укладке, что эти самые затраты увеличивает.

Бетоны классифицируют по многим признакам, однако для несущих конструкций в основном различают тяжелые и легкие бетоны. Тяжелый бетон средней плотности (от 2200 кг/м3 до 2500 кг/м3) получают, используя крупный заполнитель в виде щебня из твердых горных пород – гранита, диабаза, песчаника, известняка и др. и мелкий заполнитель в виде кварцевого песка. Если в качестве заполнителей используют природные или искусственные пористые материалы – перлит, пемзу, керамзит, шлак и им подобные получают легкий бетон с плотностью до 2200 кг/м3. Отметим также, что бетоны различают по гранулометрическому составу заполнителей – крупно- и мелкозернистые и по способу твердения – естественное или твердение при тепловой обработке или пропаривании.

Очень важными характеристиками бетона является его деформативность и прочность. Деформативность бетона, как и других строительных материалов, определяется зависимостью между деформациями и напряжениями. Эта зависимость определяется при испытании бетонных призм. На рис.1.2 представлена зависимость «деформация – напряжение» при растяжении и сжатии бетонного образца. Нагрузка на призму прикладывается этапами. На каждом этапе нагружения замеры деформаций производят дважды: сразу после приложения нагрузки и спустя определенное время. Первый замер дает величину упругого деформирования εt, второй полного деформирования εb. Разность между этими величинами характеризует деформирование бетона во времени при постоянной нагрузке и называется деформацией ползучести εpl. Деформации ползучести носят затухающий характер, однако они могут в несколько раз превышать упругие деформации. Если соединить результаты замера полных деформаций на значительном количестве этапов получим гладкую кривую, которая характерна для упругопластического материала. В строительных нормах в качестве величины характеризующей упругие свойства бетона приводится значение начального модуля упругости Eb. Этот начальный модуль упругости соответствует мгновенным деформациям при приложении нагрузки и равен тангенсу угла наклона кривой деформирования к оси εb в начале координат, рис.1.2.

Рис.1.2. Диаграмма зависимости σ – ε при сжатии и растяжении бетона:

1 – пластические деформации; 2 – упругие деформации; 3 – растяжение; 4 — сжатие

Что касается прочности, то гидратация цемента в твердеющем бетоне протекает в течение долгого времени (десятки лет) и все это время его прочность возрастает. Однако это процесс затухающий и в строительной практике договорились рассматривать прочностные свойства естественно твердеющего бетона в возрасте 28 суток. Прочность бетона получают испытанием на сжатие образцов в виде куба определенных размеров. Такую прочность принято называть кубиковой. В реальных конструкциях один размер всегда преобладает над другими и принято оперировать в расчетах понятием призменная прочность. Призменная прочность меньше кубиковой, так как в призме исключается влияние способа приложения нагрузки на торцы образца.

Несколько слов об усадке бетона. Бетон во влажной среде увеличивается в объеме, а при высушивании уменьшается. Это его свойство называется усадкой. Усадка особенно проявляется в период твердения и затухает после первого года существования конструкции. Величина усадки зависит от количества цементного теста в объеме бетона: чем его больше, тем больше усадка. Поэтому в начальный период твердения бетона его необходимо увлажнять, иначе возможно возникновение усадочных трещин. Наряду с температурными деформациями усадка также служит причиной того, что в протяженных железобетонных и бетонных конструкциях необходимо устраивать деформационные швы.

Для целей проектирования бетонных и железобетонных конструкций в строительных нормах устанавливаются показатели различных бетонов в виде классов и марок, основными из которых являются: класс по прочности на сжатие — B, класс по прочности на осевое растяжение — Bt, марка по морозостойкости – F, по водонепроницаемости – W.

Классом бетона по прочности на осевое сжатие, является временное сопротивление сжатию стандартного образца в виде куба с ребром 15 см., испытанного в возрасте 28 дней при естественном твердении при температуре 20о C. Для тяжелого бетона установлены классы от В3,5 до В60. Это означает, что бетон В60 имеет временное сопротивление сжатию 60 МПа (600 кг/см2). Однако на практике уже существуют и применяются бетоны класса В90 и выше.

Класс по прочности на осевое растяжение устанавливается испытанием специальных образцов имеющих форму восьмерок. Для всех бетонов класс по прочности на растяжение установлен от Bt 0,8 до Bt3,2.

Марка по морозостойкости F (для тяжелого бетона от F50 до F500) определяет число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое увлажненный бетон способен выдержать при снижении прочности не более чем на 15%.

Марка по водонепроницаемости от W2 до W12 устанавливается при применении бетона для конструкций требующих водонепроницаемости. Цифры в названии марки означают

давление воды (кгс/см2) которое должен выдерживать стандартный образец из бетона без признаков просачивания.

Железобетонные изделия

Железобетонные изделия- пустотные плиты перекрытия

Железобетонные изделия используются в строительстве для возведения железобетонных конструкций с использованием предварительно изготовленных на заводе ЖБИ конструкций из Железобетона. Железобетонные изделия изготавливаются литьём бетона в формах с последующим затвердеванием бетона. Впоследствии изготовленные таким образом изделия транспортируются к строительной площадке и монтируются. Преимуществом такой технологии в отличие от технологии изготовления железобетонной конструкции целиком на стройплощадке является упрощение контроля качества, т.к. изделие можно протестировать в условиях цеха, на малой высоте. Номенклатура железобетонных изделий разнообразна. Это детали фундаментов, стен, перекрытий, балки

Плиты перекрытия

‘Плиты перекрытия предназначены для выполнения типовых строительных работ: возведение несущих перекрытий в сооружениях различного типа, прокладывания теплотрасс и тоннелей. Производители выпускают широкий ряд типоразмеров панелей, позволяющих подобрать изделие под определенный тип работы.

Изделия изготавливают из высококачественного материала согласно новейшим технологиям, поэтому их часто применяют в возведении сооружений в зоне сейсмической активности. Благодаря особой системе перекрещивания балок и армирования с заполнением бетона, ЖБ конструкции способны выдерживать высокую нагрузку.

Панели перекрытия производятся опалубочным и безопалубочным способом формирования.

Типы плит перекрытия

Плиты перекрытия изготавливаются двух основных видов: монолитными и с наличием пустот. Наличие пустот позволяет экономить расход бетонной смеси, увеличивая теплопроводность. Технический прием предварительно напряженного металлической конструкции экономит расход металла. Для обеспечивания аккуратного внешнего вида, а также для практичности сборки и транспортной логистики на окаймлении изделий образуют фаски с использованием фаскообразователей.

Выделяют шесть типов панелей перекрытия:

· Пустотные;

· Ребристые;

· Полнотелые

· Монолитные;

· Сплошные доборные;

· Облегченные.

Пустотные плиты используют в качестве несущих конструкций и перекрытий между этажами. Они выдерживают перепады температур, имеют хорошую звукоизоляцию, способствуют противопожарной безопасности. Толщина изделий составляет не менее 22 мм, что обеспечивает защиту от возможных прогибов. Пустотные плиты имеют параллельные отверстия овальной (ПГ), круглой (ПК и ПБ)) или квадратной формы.

Ребристые плиты применяются для возведения крыш большой площади (развлекательные центры, вокзалы, спортивные комплексы). Они имеют форму плоского прямоугольника, с выраженными ребрами жесткости. Изделия характеризуются высокой устойчивостью к механическому воздействию. Недостаток плит заключается в отсутствии идеально ровной поверхности.

Полнотелые плиты имеют большой вес, высокую прочность в сравнении с другими видами продукции ЖБИ. Изделия используются в сооружении зданий, которые нуждаются в повышенных силовых нагрузках в многоэтажном строительстве.

Панели перекрытия с косыми торцами предназначены для использования в монолитно-каркасном строительстве, а также при возведении сооружений из крупных строительных блоков или кирпича. Изделия характеризуются повышенной звукоизоляцией, небольшим весом и высокой скоростью производства.

Монолитные плиты представляют собой грубую армоконструкцию, задействуются в многоэтажном жилстроительстве или общепромышленных цехах, которые безостановочно подвергаются высоким вибрационным нагрузкам.

Сплошные доборные плиты применяются в сооружении несущих конструкций. Они изготавливаются из бетона высокой прочности. Выдерживают вес от 1 до 3 тонн на 1 м2.

Облегченные плиты имеют небольшой вес и многопустотную структуру. Производство изделий выполняется безопалубным способом с помощью стендовой технологии. Этот метод обеспечивает исключение провисания и прогибов в процессе эксплуатации сооружения.

Экструдерные плиты используются в качестве создания перекрытий в общественных, жилых и производственных сооружениях:

· многоэтажных панельных домов;

· гаражей;

· цокольных этажей одноэтажных конструкций;

· в качестве сборных перекрытий;

· в строительстве удлиненных пролетов в офисных зданиях, больницах, школах, торговых центрах, промышленных цехов

Наличие пустот уменьшает вес изделий (на 3 – 5% меньше, чем у пустотных панелей), экономит расход бетона (до 50% в сравнении с монолитными моделями), расход стали (за счет натяжение металла). В панелях предусмотрен только один слой преднапряженной арматуры, исключено ее поперечное расположение.

Экструдерные плиты изготавливаются методом беспрерывного безопалубного литья (маркировка ПБ означает плиты без опалубки). Изделия пропускаются через особую формировочную машину, которая равномерно «продавливает» пустоты с помощью пустотообразователей и экструдеров.

Протяженность плиты равна , поэтому ее разрезают согласно различным вариациям.

Разрезы выполняются согласно установленным требованиям с помощью лазерного резака. Координационная ширина плит имеет ширину от 270 до 1030мм , от этих показателей зависит количество отверстий в изделии.

Плиты перекрытия армируются стальными тросами. Используемая металлопроволока имеет небольшой размер сечения, его предварительно подвергают напряжению.

В результате этого эксплуатационная прочность плиты увеличивается. Диаметр троса используется с учетом толщины перекрытия: чем толще плита, тем больший диаметр используемого стального троса.

Поверхность готовых плит перекрытия, выполненных эструдерным методом, обрабатывается разглаживающим аппаратом. Это способствуют выравниванию плоскости изделий, предупреждает образование поверхностных трещин.

Бетонные кольца

Бетонные кольца производятся из железобетона и относятся к бетонным конструкциям. Кольцо ЖБИ представляет собой конструкцию в форме цилиндра. Внутри его расположена металлическая сетка. Кольца изготавливаются нескольких размеров. Кольца имеют высоту, как правило, 0,9 м и отличаются друг от друга диаметром. Например, диаметр кольца КС-10 составляет 1 м, КС-15 – 1,5 м, а КС-20 – 2 м, высота же всех этих колец равна 0,9м. Это основные типоразмеры. Кольца ЖБИ выпускаются и с другими размерами. Так, например, высота колодезных колец может быть 290 мм, 590 мм, 890 мм.

Кольца колодезные отличаются друг от друга весом, длиною, калибром внутренней и внешней стороны, своими конструктивными характеристиками:

1. Колодезные кольца с плоским торцом используются при создании рабочих камер и колодцев с узкими горловинами. Они имеют гладкую поверхность, поэтому их рекомендуется применять в случае отсутствия потенциальной опасности смещения слоев грунта, вероятных вибраций или других ситуаций, которые являются следствием деформации конструкции.

2. Колодезные кольца с замком оснащены специальными фальцами, прилегая друг к другу, они обеспечивают плотное соединение элементов, герметичность инженерной конструкции снижает возможность попадания в колодец загрязнений различного рода. Под замками подразумевается особое механическое крепление: на одном кольце предусмотрено углубление, на другом – выступ. Образовавшиеся зазоры герметизируют цементным раствором либо пеньковым жгутом. Эти изделия считаются самыми практичными и качественными.

3. Кольца с крышкой одновременно обеспечивают защиту от проникновения мусора в колодец и значительно экономят время на обустройство конструкции в целом.

4. Кольцо с днищем защищает колодезную конструкцию от заиления. Изделие выполняется в виде кольца стандартной формы, но с одним закрытым торцом. Производители выпускают отдельно днища, которые представляют собой сплошную плиту, в котором отсутствует отверстие для люка. Применяется в качестве основы колодезной конструкции или тупиковых участков туннелей. Изделие является неотъемлемым элементом в обустройстве колодца.

5. Опорные кольца представляют собой стандартной формы изделие. Они применяются для создания фундаментной части колодца. Особенность состоит в его монтаже: оно устанавливается на верхнюю часть (горловину) уже готовой конструкции. Также кольца данного типа используют в тех случаях, когда высота конструкции не совпадает с количеством используемых изделий, например, она выше на 15-. Сверху кольца этого типа устанавливается крышки с люком или без.

Аэродромные плиты

ГОСТ 25912-2015 «Плиты железобетонные предварительно напряженные для аэродромных покрытий. Технические условия»

ГОСТ 25912.0-91 «Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ для аэродромных покрытий. Технические условия»

ГОСТ 25912.1-91 «Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ-14 для аэродромных покрытий. Конструкция»

ГОСТ 25912.2-91 «Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ-18 для аэродромных покрытий. Конструкция»

ГОСТ 25912.3-91 «Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ-20 для аэродромных покрытий. Конструкция»

Размеры аэродромных плит ПАГ

Марка	Длина	Ширина	Толщина
ПАГ-14	6 м	2 м	14 см
ПАГ-18			18 см
ПАГ-20			20 см

Примечания

1. ГОСТ 25912-2015 Плиты железобетонные предварительно напряженные для аэродромных покрытий. Технические условия, ГОСТ от 03 апреля 2015 года №25912-2015. docs.cntd.ru. Дата обращения 18 апреля 2017.
2. ГОСТ 25912.0-91 Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ для аэродромных покрытий. Технические условия, ГОСТ от 12 марта 1991 года №25912.0-91. docs.cntd.ru. Дата обращения 18 апреля 2017.
3. ГОСТ 25912.1-91 Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ-14 для аэродромных покрытий. Конструкция, ГОСТ от 12 марта 1991 года №25912.1-91. docs.cntd.ru. Дата обращения 18 апреля 2017.
4. ГОСТ 25912.2-91 Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ-18 для аэродромных покрытий. Конструкция, ГОСТ от 12 марта 1991 года №25912.2-91. docs.cntd.ru. Дата обращения 18 апреля 2017.
5. ГОСТ 25912.3-91 Плиты железобетонные предварительно напряженные ПАГ-20 для аэродромных покрытий. Конструкция, ГОСТ от 12 марта 1991 года №25912.3-91. docs.cntd.ru. Дата обращения 18 апреля 2017.

Каркас из железобетона

Строительство — сложный и долгий процесс. Есть много методик, материалов и техник, которые используются в таком виде работ. Они отличаются в зависимости от того, будет ли сооружение жилым помещением, или строением для промышленных целей. Среди них – использование железобетонных каркасов. Это не новый и распространенный вид строительства, особенно часто применяемый для сооружения многоэтажных конструкций. Правильная техника строительства и качественные материалы обеспечат максимально возможную стойкость. Прочность и надежность таких строений доказана годами.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы применяется в строительстве как многоэтажных, в том числе высотных, конструкций, так и в сооружении небольших частных домов. В первом случае это техническая необходимость в силу прочности такого вида материала, во втором – экономично не обосновано, так как можно использовать более дешевые составляющие. К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

• хорошие несущие данные;
• большой эксплуатационный период;
• большую длину пролетов (6 м);
• качественное изготовление составляющих каркаса полностью проводится на производствах, что обосновывает их надежность.

Из-за того, что железобетонными каркасами можно создавать большие площадки, расширяется возможность в планировании внутреннего пространства. Среди недостатков можно назвать только большой вес конструкций.

Виды. Где используется в строительстве?

Каркасные железобетонные конструкции можно разделить на:

• монолитные;
• сборно-монолитные;
• сборные.

Каждый из этих видов лучше всего подходит для своего типа строительства и схема их установки полностью разные. Использование сборного железобетонного каркаса (серия 1.020) раньше ограничивалось только сооружениями для промышленных или административных целей, сейчас этот материал широко применяется для жилых помещений, так как удалось ввести в такую конструкцию гибкую внутреннюю планировку. Использование этого вида имеет свои плюсы:

• применение небольшого количества материалов (как, например, в монолитном);
• возможность работать при низких температурах.

Особенностью этого вида является то, что таким железобетонным каркасом обеспечивается невысокая несущая способность и в нем используются жесткие узлы. К минусам этого вида относиться:

• рама каркаса не сопротивляется горизонтальному движению, отчего неизменяемость пространства зависит только от вертикальных элементов;
• ограниченность в выборе формы конструкции из-за заводских стандартов.

Сборный железобетонный каркас составляют три элемента:

• колоны;
• ригели;
• основы лестничных проемов.

Схема сборного железобетонного каркаса.

Эти элементы изготавливаются на производстве, после чего привозятся на строительство и собираются в единую конструкцию. Монолитные каркасы делают на строительной площадке путем заполнения опалубки конструкции бетонной смесью нужной марки. Преимущества использования:

• нет ограничения по форме, местонахождению элементов в конструкции, сечению колонн;
• прочность – способны выдержать любую нагрузку и количество этажей;
• нагрузки между элементами в железобетонном каркасе рассредоточиваются, что дает возможность экономить используемые материалы (жесткие составляющие часть нагрузки с колон переносят на балки и перекрытия);
• при возведении стен и перегородок используются материалы с высокими теплоизоляционными свойствами.

Для сооружения монолитной конструкции используют съемную опалубку, которая заливается бетоном. Это ускоряет строительные работы.

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

Есть разные типы сооружения помещений в зависимости от вида каркаса и этажности.

Сборные конструкции

При расчете каркаса многоэтажного сооружения используется расчетная схема с жесткими связями сдвига. Типы каркасов для высоких сооружений: рамные, связевые, комбинированные. Для перемещения составляющих каркаса при изготовлении в них закладывают монтажные петли или оставляют небольшие отверстия. Железобетонные каркасы сооружают, сваривая стальные детали.

Для сборных каркасов делают железобетонные фундаменты, в которые устанавливают колонны, расстояние между которыми 6 и 12 м. Балки для фундамента делают из бетонов марок 200-400. На укладываемые балки (длинна равняется шагу колонн) опираются несущие стены. Балки укладывают на ступенчатый фундамент таким образом, чтоб верхний уровень на 3 см был ниже уровня пола. Проемы между балками и колонами заливают бетоном. Заполнение проводят бетоном марки 100.

Колонны серии 1.020-1/87.

После фундамента делают гидроизоляцию (защита пола от промерзания и влияния грунтов на балки фундамента). При сооружении больших конструкций необходимо использовать колонны 1.020. Они способны выдержать нагрузку до 500 т (примерно 10 этажей при усилении в стыке). Чтоб изготовить жесткий диск перекрытия, необходимо установить приваренные ригели в одну, которые направлены в одну сторону, и связанные плиты по колонных рядах.

Ячеисто-бетонные блоки лучше всего подходят для наружного стенового ограждения железобетонных каркасных сооружений. Их выкладывают одним рядом, с нулевой жесткостью, что помогает сохранить пластичность фасадов. Наружные стены устанавливают на плиту перекрытия или ригели. Таким образом, нет ограничения по количеству этажей здания.

Если внешние стены сооружаются из мелких блоков, то они могут выкладываться как в один слой, так и многослойно. При конструировании таких строений необходимо следить, чтоб кладка не была опорой для каркаса. Толщину стен выбирают, учитывая теплоизоляционные требования: для жилых домов толщина наружной стены должна быть 50 см (прочность В 2.5, морозостойкость F 25).

Для кладки внутренних стен и перегородок между квартирами и других внутренних элементов также используют ячеисто-бетонные блоки. Эти перегородки проектируются для каждого этажа самонесущими. При планировании толщины стен и перекрытий основным требованием является звукоизоляция (больше 50 дБ), которая определяется согласно нормативным документам. Этот параметр зависит от блоков, раствора, бетона и т. д. Для улучшения звукоизоляции могут использовать заполнение промежутков минплитой (плотность 80-100 кг /м3).

Перегородки между комнатами выполняют толщиной 12 см из ячеистых блоков (звукоизоляция не меньше 43 дБ).

При кладке стен в комнатах, где предполагаемая влажность повышена (например, ванная комната), необходимо использовать защиту для ячеистых блоков от влаги и пара. Отделочные наружные работы необходимо проводить после полного естественного высыхания здания, иначе влажность с блоков будет выходить внутрь помещения.

Расчетной схемой одноэтажного железобетонного каркасного промышленного здания является рама, в которой ригели и колонны скрепляются при помощи шарнирного соединения. При строительстве монолитного каркасного здания в первую очередь делают опалубку, потом делают необходимый раствор и делают заполнения опалубки бетононасосом.

Сборно-монолитные каркасы

Колонны ставятся в отверстие в железобетонной плите. На плиту ставятся многопустотные панели, на них – пролетные панели. Арматурная сетка межколонных панелей сваривается с армопрутьями пролетных панелей, после чего происходит заполнение бетонной смесью.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Схема армирования перекрытий: 1 – колонны; 2 – плоская плита перекрытий; 3 – ограждение лестничной клетки (вертикальные диафрагмы жесткости); 4 – арматура колонн; 5 — консольная плита; 8,9 – нижняя арматура «условного» ригеля; 10 – нижняя арматура плиты; 11,12 – верхняя арматура ригеля и плиты.

Не смотря на то, что монолитный каркас уже широко используется в строительстве, его функциональные свойства стараются постоянно повысить. Строители пытаются сделать его более прочным, уменьшить расход материалов. Одним из способов достижения такой цели является использование бетона более высокой марки. Это уменьшает расход арматуры в каркасах, отчего расход на материалы уменьшается. Эффективность каркаса достигается, если армирование составляет больше 3%. Оптимизация монолитного железобетонного каркаса происходит по:

• марке бетона;
• сечению ж/б составляющих;
• количеству арматуры в бетоне.

В сооружении монолитных каркасных зданий используют метод, при котором коробку конструкции заглубляют в землю на глубину до 2 этажей. При этом все здание замоноличено. Такая техника позволяет упрочнить конструкцию, так как нагрузки передаются пластовым грунтам (они высокопрочные).

Стоимость такого здания очень большая (опалубка, техника и т. д.), отчего при строительстве одноэтажных (2-3) сооружений используется редко. Для таких конструкций чаще используют сборные железобетонные каркасы, что дешевле и они достаточно прочны для такой высоты.

Железобетонные каркасы — наиболее подходящий материал для возведения многоэтажных зданий. Такая конструкция является прочной и выдерживает большой вес и этажность. Каркасы бывают сборными, сборно-монолитными и монолитными, каждый из них подходит для конкретного вида строительства. Не так давно сборные каркасы использовались только для промышленных или административных целей.

Использование такого материала для небольших, например, одноэтажных, сооружений нецелесообразно из-за большой стоимости материалов и работ. Техника конструирования железобетонных каркасных зданий проектируется до каждой мелочи, что обеспечивает надежность и стойкость таким сооружениям. При возведении таких зданий необходимо учитывать нормативы, которые законом установлены для разных помещений.

Железобетонный каркас: разновидности, повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Технология строительства железобетонных каркасных домов редко применяется для малоэтажных объектов. Наибольшую эффективность она доказала при проектировании и строительстве высотных зданий. В тоже время железобетонный каркас частного дома небольшой этажности станет причиной резкого удорожания конструкции.

На фото – ж/б каркас многоэтажного здания

Каркас из железобетона обладает рядом весомых преимуществ:

1. Длительность эксплуатации и отличные несущие характеристики, что можно считать одним из главных плюсов.
2. Увеличенная длина пролетов по сравнению со сборными конструкциями – до 6 м. Это еще один аргумент в непрактичности применения ж/б в строительстве зданий малой этажности.

Совет: если вам необходимо в материале сделать различные проходы для коммуникаций, используйте алмазное бурение отверстий в бетоне.

Бурение отверстий в бетонных конструкциях

Состав железобетона

Он заслужил звание главного конструктивного материала современности благодаря оптимальному сочетанию компонентов – арматуры и бетона усиленной прочности:

1. Согласно ГОСТ 7473-94, бетоном называют искусственный материал каменистой формы. Его производство заключается в правильном подборе комбинации вяжущих компонентов, воды и различных добавок, повышающих его прочность и свойства бетона. Далее происходит отвердевание бетонной смеси и рождение самого материала.
2. Основой для производства стальной арматуры в соответствии с ГОСТ 10884-81 является низколегированная сталь. Ее получают горячекатаным методом, придавая ей рифленость, чтобы улучшить соприкосновение с бетоном.

Сочетание этих двух компонентов неслучайно, они хорошо дополняют друг друга. Сцепляясь с бетоном, арматура препятствует его крошению и ломке при изгибе или растяжении конструкций.

Вышеназванные качества, а также стойкость железобетона к нагрузкам, которым подвергается здание, позволяют применять материал на всех этапах строительства – от фундаментов до крыши.

Совет: для демонтажа ЖБИ лучше всего зарекомендовала себя резка железобетона алмазными кругами.

Демонтаж ж/б перекрытий

Разновидности железобетонных каркасов

В строительной индустрии выделяют два вида:

1. Сборные, которые производятся из отдельных элементов на заводе.
   Они состоят из:

• ригелей;
• колонн;
• основ лестничных проемов.

Готовые элементы доставляют на стройплощадку для последующего монтажа.Недостаток очевиден –ограничение выбора форм из-за установленных предприятием стандартов деталей.

1. Монолитные, они возводятся на месте строительства с применением готовой бетонной смеси определенной марки. Их изготавливают и отливают по индивидуальному проекту, с упором на выбранные формы.
   Этот вид каркаса чрезвычайно популярен среди застройщиков по ряду своих достоинств:

• нет ограничений по конфигурации и расположению элементов здания;
• способны принимать любые, даже самые невероятные архитектурные формы;
• выдерживать любую этажность и нагрузку.

Для производства монолитного железобетонного каркаса вместе с перекрытиями применяется съемная опалубка. Инструкция предполагает ее установку перед началом работ, поле чего происходит ее заливка бетоном. В результате скорость процесса значительно увеличивается, что позволяет закончить строительство в кратчайшие сроки.

Железобетонный монолитный каркас здания на стройплощадке

Материал наружных стен не имеет для каркаса никакого значения, они могут быть:

• кирпичными;
• навесными;
• пенобетонные.

Здания на основе монолита прекрасно вписываются в архитектуру и ландшафтные особенности местности.

Совет: благодаря гибкости конструкций владельцы квартир могут себе позволить необычные решения планировки.

Температура окружающей среды оказывает влияние на усилия, возникающие в конструкциях. Чтобы ограничить это воздействие, здание разрезают на отсеки, при этом длина температурного блока железобетонного каркаса и другие его размеры зависят от материала каркаса, климатических условий региона строительства и теплового режима сооружения. Обычно параметры определяются расчетом.

Температурный блок

Положительные стороны монолитного каркаса

1. Данный вариант предполагает распределение нагрузок между составляющими каркаса с целью экономии расходных материалов при возведении объектов. За это отвечают жесткие детали, которые перераспределяют нагрузки от колонн в пользу балок и перекрытий.
2. Любое нетрадиционное сечение колонн – основных несущих элементов здания, естественно смотрится в планировке здания.
3. При создании ограждающих барьеров и стен своими руками предпочтение отдается материалам с высокими показателями теплоизоляции. На сегодня таким являются однослойные блоки из ячеистого бетона. (См. также статью Уплотнение бетона: особенности.)

Как возводятся железобетонные каркасные дома

Незначительная деформация ж/б каркаса происходит ввиду провала под несущей колонной. Он возникает из-за взаимодействия монолитного каркаса с плитой фундамента. Провал предусматривается проектом с целью сократить расходы материалов при возведении здания.

Но, больше всего цельный ж/б каркас ценят за стойкость к технологическим катастрофам. Жесткая основа выдержит мощный взрыв, повлекший разрушение наружных стен.

Многоэтажное жилье на его основе предлагается во всех ценовых категориях – от бюджетной до люксовой. Практика доказала, что потребительские свойства многоэтажного здания подобного типа намного выше по сравнению с панельным и кирпичным вариантом.

Несмотря на высокие технологические показатели и качества безопасности, строители находятся в постоянном поиске улучшения свойств монолитных каркасов, эффективность их использования и сокращении расходов материалов.Одним из таких способов является повышение марки используемого бетона. За счет этого снижается расход дорогостоящей стальной арматуры и происходит сокращение сметы строительства.

Наибольшая эффективность достигается при армировании бетона на 3% и более.

Монолитный каркас оптимизируется по:

• сечению элементов из ж/б;
• марке;
• степени армирования используемого бетона.

Еще один способ, также применяемый в монолитно-каркасном строительстве, — углубление коробки здания в грунт на глубину до двух этажей. Подземная и цокольная части, включая наружные стены, выполняются в монолитном варианте. Таким образом, жесткость здания повышается за счет передачи нагрузок от здания более плотной структуре пластовых грунтов.

Строительство монолитно-каркасного частного дома

К сожалению, цена строительства малоэтажного дома для семьи по этой технологии пока что остается недоступной большинству граждан. Значительные статьи расходов – дорогостоящие системы опалубки и аренда техники для доставки бетонной смеси и производства бетона.

Для таких целей рекомендуется применение сборных конструкций, которые намного дешевле. Да и нагрузки на здание высотой в 2-3 этажа намного ниже и использование монолитного каркаса в таком случае становится нерациональным ввиду низкой эффективности его использования.

Вывод

Из статьи стало понятным, что каркасное строительство характеризуют два типа — сборный железобетонный каркас и монолитный. Отличаются они между собой способом установки на стройплощадке – первый изготавливается на заводе и собирается на объекте, второй – непосредственно на участке работ.

Использование ж/б каркаса дает возможность создавать надежные здания свободной планировки. Видео в этой статье поможет найти вам дополнительную информацию по этой тематике.